Home / Materi Fisika / Prinsip Kerja LASER

Prinsip Kerja LASER

kelas-fisika.com – Prinsip kerja laser

Dalam laser, foton berinteraksi dalam tiga cara dengan atom:

  • Penyerapan radiasi
  • Emisi spontan
  • Emisi Terstimulasi / terangsang

Penyerapan radiasi

Penyerapan radiasi adalah proses dimana elektron dalam keadaan dasar menyerap energi dari foton untuk melompat ke tingkat energi yang lebih tinggi.

Elektron yang mengorbit sangat dekat dengan nukleus berada pada tingkat energi rendah atau keadaan energi rendah sedangkan elektron yang mengorbit jauh dari nukleus berada pada tingkat energi yang lebih tinggi. Elektron di tingkat energi yang lebih rendah membutuhkan energi ekstra untuk beralih ke tingkat energi yang lebih tinggi. Energi ekstra ini disediakan dari berbagai sumber energi seperti panas, medan listrik , atau cahaya.

Mari kita simak dua tingkat energi (E1 dan E2 ) elektron. E1 adalah keadaan dasar atau keadaan energi elektron rendah dan E2 adalah keadaan tereksitasi atau keadaan energi elektron yang lebih tinggi. Elektron dalam keadaan dasar disebut elektron energi rendah atau elektron keadaan dasar sedangkan elektron dalam keadaan tereksitasi disebut elektron energi yang lebih tinggi atau elektron yang tereksitasi.


Secara umum, elektron dalam keadaan energi rendah tidak dapat beralih ke keadaan energi yang lebih tinggi. Mereka membutuhkan energi yang cukup agar bisa melonjak ke keadaan energi yang lebih tinggi.

Ketika foton atau energi cahaya sama dengan perbedaan energi dari dua tingkat energi (E2 – E1 ) terjadi pada atom , elektron keadaan dasar memperoleh energi yang cukup dan melompat dari keadaan dasar (E1 ) ke keadaan tereksitasi (E2 ).

Penyerapan radiasi atau cahaya hanya terjadi jika energi foton kejadian sama persis dengan perbedaan energi kedua tingkat energi (E2 – E1 ).

Emisi spontan

Emisi spontan adalah proses dimana elektron dalam keadaan tereksitasi kembali ke keadaan tanah dengan memancarkan foton.

Elektron dalam keadaan tereksitasi hanya bisa bertahan dalam waktu singkat. Waktu sampai elektron yang terekspresi dapat bertahan pada keadaan energi yang lebih tinggi (E2 ) dikenal sebagai elektron bersemangat. Masa pakai elektron dalam keadaan tereksitasi adalah 10-8 detik.

Jadi, setelah masa pendek elektron yang tereksitasi, mereka kembali ke keadaan energi rendah atau ground state dengan melepaskan energi dalam bentuk foton.

Dalam emisi spontan, elektron bergerak secara alami atau spontan dari satu negara (negara energi yang lebih tinggi) ke keadaan lain (keadaan energi rendah) sehingga emisi foton juga terjadi secara alami. Oleh karena itu, kita tidak memiliki kendali atas kapan elektron yang tereksitasi akan kehilangan energi dalam bentuk cahaya.

Foton yang dipancarkan dalam proses emisi spontan merupakan cahaya biasa yang tidak koheren. Cahaya yang tidak koheren adalah sinar foton dengan perubahan fase acak yang sering dan acak di antara keduanya. Dengan kata lain, foton yang dipancarkan dalam proses emisi spontan tidak mengalir persis ke arah yang sama dengan foton kejadian.

Emisi terstimulasi

Emisi yang terstimulasi adalah proses dimana foton yang datang berinteraksi dengan elektron yang tereksitasi dan memaksanya untuk kembali ke keadaan dasar.

Dalam emisi terstimulasi, energi cahaya dipasok langsung ke elektron yang tereksitasi alih-alih memasok energi cahaya ke elektron keadaan dasar.

Berbeda dengan emisi spontan, emisi yang dirangsang / terstimulasi bukanlah proses alami itu adalah proses buatan.

Dalam emisi spontan, elektron dalam keadaan tereksitasi akan tetap berada di sana sampai masa hidupnya berakhir. Setelah menyelesaikan hidup mereka, mereka kembali ke keadaan dasar dengan melepaskan energi dalam bentuk cahaya.

Namun, dalam emisi terstimulasi, elektron dalam keadaan tereksitasi tidak perlu menunggu selesainya masa pakainya. Teknik alternatif digunakan untuk secara paksa mengembalikan elektron tereksitasi ke keadaan dasar sebelum menyelesaikan masa pakainya. Teknik ini dikenal dengan sebutan stimulated emission.

Ketika foton yang datang berinteraksi dengan elektron yang tereksitasi, elektron tersebut akan membangkitkan elektron yang tereksitasi untuk kembali ke keadaan dasar. Energi pelepasan elektron yang tereksitasi ini dalam bentuk cahaya saat jatuh ke keadaan dasar.


Dalam emisi terstimulasi, dua foton dipancarkan (satu foton tambahan dipancarkan) , satu adalah karena foton datang dan yang lainnya adalah karena pelepasan energi elektron tereksitasi. Dengan demikian, dua foton dipancarkan.

Proses emisi terstimulasi sangat cepat dibandingkan dengan proses emisi spontan.

Semua foton yang dipancarkan dalam emisi terstimulasi memiliki energi yang sama, frekuensi yang sama dan berada dalam fase. Karena itu, semua foton dalam perjalanan emisi terstimulasi menuju arah yang sama.

Jumlah foton yang dipancarkan dalam emisi terstimulasi bergantung pada jumlah elektron di tingkat energi yang lebih tinggi atau keadaan tereksitasi dan intensitas cahaya kejadian.

Hal ini dapat ditulis sebagai:

Jumlah foton yang dipancarkan α Jumlah elektron dalam keadaan tereksitasi + intensitas cahaya datang.

Baca Selanjutnya :

Inversi Populasi Pada Laser

Check Also

Transformator Tenaga Listrik | Definisi dan Jenis Transformator

kelas-fisika.com – Transformator Tenaga Listrik | Definisi dan Jenis Transformator Definisi Transformator Transformator atau Trafo …

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Powered by themekiller.com